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Master mention MECANIQUE - Parcours BIOMECANIQUE
Année : 2017 - 2018
M E M O I R E DE STAGE
« Etude biomécanique de l’ancrage fémoral et tibial
par des vis d’interférence d’une nouvelle prothèse
de ligament croisé crânial chez le chien »
Présenté par
Quentin Blanc
le 26 septembre 2018
Responsable scientifique du stage
* Éric Viguier * Thibaut Cachon
Vetagro-sup, Campus vétérinaire de Lyon 1 avenue Bourgelat 69280 Marcy l’Etoile
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Résumé L’objectif de ce mémoire est de définir et de valider in vitro et au moment de l’implantation une
méthode d’ancrage par des vis d’interférence d’une prothèse de ligament croisé crânial chez le chien.
Pour cela, 14 membres pelviens de chien entre 25 et 35kg d’âge moyen et de races variées ont subi
des tests de traction quasi-statiques. Avant d’être implantés à l’aide d’une prothèse en polyéthylène
de haut poids moléculaire selon les modalités suivantes : 2 vis d’interférence (1 tibiale, 1 fémorale), 3
vis d’interférence (2 tibiales et 1 fémorale) ou 4 vis d’interférence (2 tibiales et 2 fémorales).
La force nécessaire au glissement initial, la force maximum à rupture et le module de Young ont été
analysés et comparés aux données du ligament sain.
Une fois la méthode la plus proche du ligament sain identifiée, celle-ci a été de nouveau testée sur 8
nouveau membres pelviens. Une analyse statistique appariée a permis de montrer que la méthode
de fixation a 4 vis ne présentait pas de différence significative concernant la force à rupture avec le
ligament sain dans ce test de traction.
Cette étude permet de définir une méthode précise d’implantation du ligament validée comme
présentant une résistance à rupture similaire au ligament sain. Elle permet ainsi d’ouvrir la voie à
d’autres études concernant la fatigue de la prothèse et la faisabilité chirurgicale ainsi que des essais
in vivo.
L’étude a aussi permis d’obtenir des valeurs référence de résistance du ligament croisé crânial chez
les chiens de 25 à 35kg.
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Remerciements
Au professeur Éric Viguier, pour m’avoir proposé ce travail et encadré tout
au long de cette année. Merci pour tout ce que vous m’avez appris et apporté.
Au docteur Thibaut Cachon, pour m’avoir encadré et aidé sur la réalisation
des différentes expériences jusqu’au sacrifice de ses mains.
Au docteur Fabien Labelle, pour l’aide apporté à la préparation des montages
et pour ces deux années à tes cotés.
A Bastien Gouin, pour l’aide apportée sur la réalisation des essais, merci pour
ton regard de mécanicien sur mes expériences.
Au docteur Mathieu Taroni, pour avoir su palier à nos absences en clinique,
pour m’avoir initié au Jiu-jitsu et surtout pour ta créativité et ta sympathie !
A Novetech, pour nous avoir fourni le matériel permettant la réalisation de
ce travail ainsi que pour la confiance que vous m’avez porté dans ce projet.
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Table des matières Résumé .................................................................................................................................................. 3
Remerciements ...................................................................................................................................... 5
Table des matières ................................................................................................................................. 7
Table des figures .................................................................................................................................... 8
Table des tableaux ................................................................................................................................. 8
Introduction ........................................................................................................................................... 9
I. Matériel et méthode .................................................................................................................... 11
1. Réalisation du montage ............................................................................................................ 11
2. Modalités d’un test de traction ................................................................................................ 12
3. Sélection des cas ...................................................................................................................... 13
Etude des modes de fixation des ligaments dans les métaphyses fémorales et tibiales : ............ 13
Validation d’un mode de fixation : ............................................................................................... 17
4. Méthode d’analyse statistiques................................................................................................ 18
II. Résultats ....................................................................................................................................... 18
Analyse statistique des modes de fixation : ................................................................................. 19
Analyse statistique de la validation du modèle 4 vis : .................................................................. 23
III. Discussion et conclusion ........................................................................................................... 24
Bibliographie ........................................................................................................................................ 26
8
Table des figures Figure 1: Montage et mise en place des pattes .................................................................................... 11
Figure 2: Exemple de courbe ................................................................................................................ 13
Figure 3: Fracture épiphysaire sans rupture du ligament croisé chez un chien trop jeune. ................. 14
Figure 4: Arrachement tibial ................................................................................................................. 15
Figure 5: Mise en place des 2 premières vis ......................................................................................... 16
Figure 6: Implantation de la vis tibiale perpendiculaire ....................................................................... 17
Figure 7: boite de dispersions de Fmax en fonction du mode d’implantation ........................................ 20
Figure 8: Effect plot des variations de Fmax selon le mode d'implantation par rapport au ligament
initial intact .......................................................................................................................................... 21
Figure 9: Boites de dispersion de Finit selon le mode d'implantation par rapport au ligament initial
intact .................................................................................................................................................... 22
Figure 10: Effect plot de la variation du module de Young (E) selon le mode d'implantation par
rapport au ligament initial intact .......................................................................................................... 23
Table des tableaux Tableau 1: Description des données de Fmax ......................................................................................... 19
Tableau 2: Description des données de Finit.......................................................................................... 21
Tableau 3: Description des données du module de Young (E) ............................................................. 22
Tableau 4: Moyennes et écarts types des modules de Young (E) en MPa ............................................ 24
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Introduction La rupture du ligament croisé crânial est la pathologie la plus fréquente touchant le membre pelvien.
(Tobias and Johnston, 2012) Sa prévalence est estimé à 4,87% (Witsberger et al., 2008) et son coût
annuel à 1,32 milliards de dollars en 2003 aux États-Unis (Wilke et al., 2005).
Chez le chien, à la différence de l’homme, le mécanisme d’apparition de ces ruptures est
principalement lié à un phénomène dégénératif (Cook, 2010) Bien que des ruptures traumatiques
soient aussi décrites.. Le phénomène ne pouvant pas être stoppé et dans la mesure où l’instabilité
est fortement arthrogène, le traitement sera systématiquement chirurgical.
Ce traitement chirurgical aura pour objectif de stabiliser le grasset, de restaurer sa fonction et enfin
de limiter la progression de l’arthrose.
Il existe à ce jour deux grandes approches chirurgicales : (Conzemius et al., 2005)
- La stabilisation passive, se basant sur une prothèse intra- ou extra-capsulaire afin de
remplacer le rôle initial du ligament croisé.
- La stabilisation active, se basant sur la biomécanique de l’articulation. Une ostéotomie
tibiale est alors réalisée afin de stabiliser l’articulation sans nécessiter de prothèse. De
nombreuses techniques existent (TPLO, TTA, CBLO, CBWO…) (Tobias and Johnston, 2012)
Actuellement, les techniques actives permettent d’obtenir de meilleurs résultats que les techniques
impliquant la mise en place d’une prothèse chez les chiens. Mais les techniques intra-capsulaires
restent le « gold standard » en médecine humaine (Hospodar and Miller, 2009).
De plus, de nouveau matériaux et de nouvelles techniques de synthèse nous amènent à reconsidérer
les techniques intra-capsulaires chez le chien (Purchase et al., 2007). En l’occurrence, la société
Novetech-surgery nous a présenté une nouvelle prothèse en polyéthylène de très haut poids
moléculaire dont la biocompatibilité est démontrée en médecine humaine et dont le tissage permet
une résistance à la traction supérieure à 8 000 N pour les ligaments qui seront testés.
Il existe de nombreux moyens de fixer ces prothèses intra-capsulaires et l’industriel a choisi de les
fixer par des vis d’interférence (Nakano et al., 2000). Nous utiliserons des vis d’interférence en titane
qui vont donc verrouiller la prothèse au contact de l’os. Dans ce mémoire nous serons amenés à
essayer différents types de combinaisons de montage et de fixations du ligament par les vis
d’interférence dans les partir métaphysaire des genoux de chien.
L’objectif de ce mémoire est de déterminer les caractéristiques de l’ancrage par des vis
d’interférence d’une prothèse ligamentaire en polyéthylène de très haut poids moléculaire, selon le
nombre de vis et leur position. Ainsi que de comparer les données obtenues avec celles d’un
ligament sain sur des pièces anatomiques prélevées sur des chiens adultes non arthrosiques et
congelées.
Une fois la méthode de fixation optimale définie, l’objectif sera de comparer in vitro les données du
ligament sain et celle de la prothèse (La force maximale à rupture, la force à la rupture initiale et
enfin le module de Young).
La littérature contient actuellement peu de données sur les forces subies par un ligament croisé
crânial de chien en conditions normales (marche et trot) et en conditions « extrêmes » (départ
arrêté). Gupta et al. (1971) estime la force maximum subie au trot à 72% du poids du corps. Les
10
chiens utilisés dans cette étude ayant un poids maximal de 35 kg, une résistance minimum à 250 N
semble nécessaire pour supporter des conditions normales. En l’absence de données sur la force
subie en conditions extrêmes, les conditions de rupture totale seront comparées à celle du ligament
sain.
Ce travail s’inscrit dans une recherche plus vaste concernant les nouvelles prothèses intra-capsulaires
chez le chien et devra être poursuivi par d’autres études aussi bien mécaniques (tests de fatigue…),
chirurgicales (faisabilité et reproductibilité de l’implantation) que médicales (essais in vivo,
implantation, tapis de pression…).
11
I. Matériel et méthode Deux expériences distinctes ont été réalisées au cours du stage de ce Master et sont détaillées par la
suite. Le but de la première expérimentation était de comparer différent ancrages fémoraux et
tibiaux ainsi que d’obtenir des valeurs de référence. La seconde expérimentation servait à montrer la
reproductibilité d’un montage particulier.
1. Réalisation du montage Les tests sont réalisés sur une machine de traction de type AGS-X de marque Shimadzu (japon). Les
résultats sont récupérés à l’aide du logiciel fourni avec la machine (Trapezium X). Les données
fournies par ce logiciel sont ensuite analysées à l’aide de Rcmdr.
Afin de permettre la traction sur les segments osseux, une adaptation de la machine s’est avérée
nécessaire. Des étriers ont été fabriqués spécialement pour les tests. Ceux-ci s’adaptent à la cellule
de 10kN et au socle. Ils permettent de mettre en place les pattes à l’aide de broches de 8mm de
diamètre tout en conservant un axe libre de mouvement (figure 1).
Figure 1: Montage et mise en place des pattes
Toutes les pattes ont été prélevées sur des chiens euthanasiées pour des raisons sans rapport avec
cette étude. Les chiens pesaient entre 25 et 35 kg et ne présentaient pas de pathologie sur les
membres pelviens, l’absence d’arthrose et l’intégrité du ligament croisé crânial ont été vérifiées sur
les genoux prélevés. Quand il n’était pas connu, l’âge des chiens était estimé par la dentition et seuls
les chiens dont l’âge était compris entre 2 et 5 ans ont été utilisés. La race était rapportée, ainsi que
les données morphométriques.
12
La première dissection avait lieu dès l’euthanasie ou après congélation du corps total à -18°C quand
cela n’était pas possible. La première dissection consistait à amputer les membres pelviens, puis à
retirer tous les muscles et ligaments à l’exception des ligaments croisés (crânial et caudal) et des
ligaments collatéraux du grasset. Les ménisques étaient aussi conservés. Les pattes étaient ensuite
placées dans un tissu humidifié puis dans un sac hermétique et congelés de nouveau à -18°C jusqu’au
jour des essais.
La deuxième dissection avait lieu juste avant les tests et débutait sur membre congelé.
1 – Découpage du fémur au niveau du petit trochanter
2 – Découpage du tibia à la zone de plus fin diamètre, juste au-dessus des malléoles
3 – Le tibia est ensuite placés dans le support métallique (3cm*3cm*8cm) et fixé par une
résine bi-composants
4 – 15 minutes après, la résine ne coule plus et le membre est retourné afin de sceller la
partie fémorale
5 – Le membre est stocké au frais (à 5°C) pendant une heure afin que la résine finisse de
prendre et que les ligaments finissent de décongeler (genoux toujours enrobés dans un tissu
humidifié)
6 – La résine est percée avec une broche de 8mm de diamètre permettant le renfort de la
fixation par les trous préforés dans les supports
7 – Enfin, les ligaments collatéraux, les attaches méniscales fémorales et le ligament croisé
caudal sont disséqués et retirés.
Les pattes sont ensuite conservées au à 5°Cjusqu’au test de traction et le temps entre la dissection et
le test est mesuré.
2. Modalités d’un test de traction Les tests sont des tests en traction unidirectionnelle. Le prétest permet le positionnement et la mise
en place des tensions dans le montage à 20mm/sec jusqu’à atteindre 10N puis le test est réalisé à
1mm/sec jusqu’à rupture.
La valeur de 10N a été choisi car c’est la valeur seuil du montage sans mettre de tension autre que le
poids de la patte sur le ligament. Cette valeur se valide visuellement sur les courbes car les premiers
centimètres correspondent à la fin de la mise en place (la pente n’est pas encore une droite).
La vitesse de 1mm/sec est suffisamment lente permet d’obtenir un essai quasi-statique dont la durée
n’excède pas 40min.
L’arrêt de l’essai est décidé soit par une chute de la valeur de force à moins de 10% de la force
maximum mesurée, soit par un déplacement de la traverse supérieur à 25 mm (Le ligament est alors
considéré comme trop distendu pour permettre un fonctionnement normal du grasset).
Ce test modélise une hyperextension du grasset. C’est un des modes de rupture du ligament croisé
crânial chez le chien. Il est toutefois intéressant à étudier car il permet de tester tous les ligaments de
la même manière et d’obtenir des données normalisables.
On trace ensuite une courbe représentant la force par rapport au déplacement de la traverse.
De ces graphiques, on récupère plusieurs données d’intérêt :
13
Le module de Young (E) (sur la partie élastique de la courbe) en MPa
Calculé selon la pente de la droite (1)
La rupture initiale (premier décroché sur la courbe)
Le point est fixé visuellement et nommé Finit en N
La rupture totale
Le point est nommé automatique Rm (MAX) par TrapeziumX, sa valeur est récupérée
et renommée Fmax dans le tableau de données en N.
Figure 2: Exemple de courbe
Ces données sont ensuite toutes répertoriées dans un tableau Excel pour l’analyse.
3. Sélection des cas Deux études ont été réalisées au sein de ce stage de master, l’une sur les modes de fixation du
ligament artificiel dans l’os et l’autre sur la validation d’un mode de fixation optimal
Etude des modes de fixation des ligaments dans les métaphyses fémorales et tibiales : La première étude est une étude préliminaire analysant des différents modes de fixation d’un
ligament artificiel.
Pour l’ensemble de cette analyse, on a réutilisé systématiquement les mêmes membres afin de
limiter au maximum les biais morphométriques.
(1)
Finit
14
Lors d’un glissement, nous avons choisi de retirer les vis de 4,5 mm afin de les remplacer par des vis
de 5 mm pour le test suivant. En effet, remettre une vis de 4,5 mm de diamètre après le test ne nous
semblait pas permettre d’atteindre de nouveau une résistance « habituelle ». Ces différentes tailles
de vis constituent un biais dont nous sommes conscients. Toutefois, l’expérience semblait montrer
que nous atteignons des résistances similaires entre une vis de 4,5 mm de diamètre nouvellement
implantée et une vis de 5 mm de diamètre implantée après un essai aucune validation statistique n’a
cependant été réalisée sur ce point.
14 pattes en provenance de 8 chiens différents ont été utilisées pour cette étude. Une fois
disséquées selon les modalités présentées dans le I.1.les pattes ont subi un premier test de traction
avec leur ligament natif.
2 pattes ont alors été exclues de l’étude car leur jeune âge a entrainé une fracture épiphysaire au lieu
d’une rupture ligamentaire. Les 12 autres paires de pattes étaient des pattes de chiens adultes sans
arthrose visible.
Figure 3: Fracture épiphysaire sans rupture du ligament croisé chez un chien trop jeune.
15
Les 12 autres pattes ont présenté le même mode de rupture : un arrachement tibial du ligament.
Figure 4: Arrachement tibial
6 pattes ont été utilisés pour d’autres essais et ont donc uniquement servi obtenir des valeurs pour
l’arrachement du ligament natif.
Les 6 autres pattes ont ensuite été implantées avec 2 vis de 4,5 mm de diamètre. (Une tibiale, une
fémorale) selon le mode d’implantation suivant (figure 5) :
Les restes du ligament croisé crânial sont débridés puis une broche de 1,5mm de diamètre
est insérée dans l’aire d’insertion du LCA en respectant son axe du ligament en direction proximo-
latérale.
Un trou est ensuite percé en suivant la broche à l’aide d’une mèche canulée de 4mm de
diamètre pour les vis de 4,5mm de diamètre.
La vis d’interférence est insérée dans le trou fémoral afin de tarauder l’os avant la mise en
place de la prothèse.
Le ligament est passé à l’aide d’un passe-fil dans le trou fémoral de l’extérieur vers
l’échancrure inter-condylienne puis la première vis est insérée en interférence par la face latérale du
fémur.
Les mêmes étapes sont réalisées sur le tibia selon les mêmes principes , en prenant soin de
mettre la prothèse en tension (sans être excessif) au moment de la mise en place de la deuxième vis
d’interférence.
La position des implants de la première patte est validée par la réalisation d’un scanner.
16
Figure 5: Mise en place des 2 premières vis
Lors de l’essai de traction les pattes présentent toute un glissement du ligament sur la vis tibiale. La
suite de l’expérience est la même pour toutes les pattes (Figure 6) :
La vis tibiale est retirée.
La prothèse est replacée en tension.
Une vis tibiale de 5 mm de diamètre est insérée à la place de la vis précédente en face
médiale.
Un trou est percé à une distance inférieure à 1 cm distalement au point de sortie de la vis sur
le tibia. Ce trou est percé en visant la zone qui semble posséder le plus de corticale.
La prothèse est passée dans le forage puis mise en tension fortement. Elle est sécurisée par
une vis tibiale de 4,5 mm de diamètre introduite en face médiale.
17
Figure 6: Implantation de la vis tibiale perpendiculaire
Sur ces 6 pattes on retrouve : 1 glissement tibial puis fémoral, un glissement tibial (dans un cas où la
vis perpendiculaire s’est cassée lors de l’implantation) et 4 glissements fémoraux.
Sur les 4 pattes ayant présenté un glissement fémoral, la technique est adaptée au fémur :
Retrait de la vis fémorale.
Replacement de la prothèse.
Implantation d’une vis fémorale de 5 mm à la place de la vis précédente.
Implantation d’une vis fémorale perpendiculaire de 4,5 mm de diamètre.
Les observations sont alors les suivantes : 3 glissements fémoraux et un glissement tibial.
Validation d’un mode de fixation : La deuxième étude consiste en la validation d’un mode de fixation précis : Le mode de fixation
utilisant 4 vis de 4,5 mm de diamètre au total. (2 vis fémorales, 2 vis tibiales avec dans chacun des
cas une vis perpendiculaire).
8 pattes provenant de 4 chiens de poids compris entre 25 et 32 kg ont été sélectionnées.
Un premier test de traction sur le ligament natif a été réalisé.
Ensuite les pattes ont été implantés selon la méthode suivante :
Implantation de la vis tibiale perpendiculaire.
Implantation de la vis tibiale proximale en maintenant une mise en tension forte du ligament.
Implantation de la vis fémorale distale avec le ligament en tension normale.
18
Enfin, implantation de la vis fémorale perpendiculaire plus proximale, avec une mise sous
tension forte.
Un deuxième test de traction est ensuite réalisé et les données des deux tests ainsi que toutes les
données morphométriques sont récupérées dans un tableau Excel.
Le but de cette méthode d’implantation est de limiter au maximum les glissements possibles entre
les deux vis perpendiculaires qui donneront le plus de résistance.
Il est important de plus lors de l’implantation des vis perpendiculaires de bien mettre la prothèse du
côté de la vis adjacente. Sinon, lors de la mise sous tension, un glissement aura lieu et entraînera une
instabilité.
Une fois implanté, un deuxième test était réalisé et les résultats comparés à ceux du ligament natif.
4. Méthode d’analyse statistiques Pour les deux études, les résultats sont analysés à l’aide du logiciel Rcmdr.
Les données sont tout d’abord analysées de manière descriptive :
On s’assure qu’elles présentent une distribution normale
Les moyennes sont calculées et comparées
Puis les moyennes des différents montages sont comparées à l’aide d’une ANOVA a un facteur, le
degré de signification retenu est p-value < 0.05 pour l’ensemble des tests.
Des modèles de régression linéaires sont réalisés afin d’observer la présence d’autres facteurs
influençant les résultats, et les facteurs présentant le moins d’impact sont retirés un à un. Dans notre
étude, seul le mode de fixation présentait un impact statistique.
La longueur des fémurs et tibias, leur diamètre, la race, l’âge estimé et le poids se sont ainsi révélés
non significatifs dans les deux études.
II. Résultats L’absence de données précises dans la littérature concernant la résistance d’un ligament natif nous
contraint à comparer les données obtenues à celles observés lors de nos essais.
Toutefois, des modèles de cinématique inverse ont permis de supposer les forces supportées par un
ligament croisé. Il semblerait donc que les forces lors de la marche classique n’excèdent pas 70 % du
poids du corps (Butler et al., 1983). Comme le poids maximum de nos chiens est évalué à 35 kg, la
force maximum qui devraient s’appliquer lors de la marche est de 245 N (350 x 0,7).
L’implant doit donc résister à plus de 250 N pour être considéré comme viable selon nos estimations.
L’analyse statistique des deux études portera principalement sur la force lors de la rupture totale
(Fmax) et sur la force de rupture initiale (Finit).
Le mode de rupture des ligaments natifs est toujours le même (arrachement tibial) et le mode de
rupture des ligaments implantés est systématiquement un glissement. Ce mode de rupture n’est pas
analysé statistiquement mais utilisé de manière quantitative pour renforcer la prothèse.
19
Analyse statistique des modes de fixation :
Analyse de Fmax :
L’analyse descriptive des résultats de Fmax et la réalisation de boites de dispersion nous permet
d’obtenir une bonne intuition des résultats :
Tableau 1: Description des données de Fmax
Mode d’implantation Fmax moyenne (N) Ecart type (N)
Non implanté 880 194
2 vis 335 59
3 vis 479 161
4 vis 690 115
20
Figure 7: boite de dispersions de Fmax en fonction du mode d’implantation
Les moyennes sont toutes supérieures à la valeurs seuil fixée de 250 N. Toutefois, le modèle a 2 vis
présente certaines valeurs qui sont inférieures à cette valeur seuil (ce qui n’est pas le cas des autres
modèles.
On remarque visuellement que les modes d’implantation à 2 et 3 vis semblent présenter une
résistance inférieure aux modes à 4 vis ainsi qu’au ligament natif.
Ces résultats sont confirmés par une ANOVA a un facteur démontrant une différence significative
entre les modèles à 2 et 3 vis et le ligament natif (p-value < 0,001 dans les deux cas). Une différence
significative est aussi observée entre le modèle à 4 vis et celui à 2 vis (p-value = 0,007).
Un effect-plot réalisé sous Rcmdr permet de visualiser les différences significatives selon le mode de
fixation, il représente les moyennes observées et en rose les écarts type pour chaque moyenne :
21
Figure 8: Effect plot des variations de Fmax selon le mode d'implantation par rapport au ligament initial intact
De part le nombre de cas limités, l’absence de différence significative entre le ligament natif et le
modèle a 4 vis ne permet pas de tirer de conclusion, la tendance devra être confirmée par une
seconde étude.
Analyse de Finit :
Concernant la rupture initiale, les données de Finit sont normales selon un test de Shapiro-Wilk après
ajustement selon la méthode de Holm.
L’observation des données et l’analyse descriptives ne permettent pas de tirer de conclusions
franches, si ce n’est une plus grande variabilité des données sur le ligament natif.
Tableau 2: Description des données de Finit
Mode d’implantation Finit moyenne (N) Ecart type (N)
Non implanté 582 276
2 vis 288 60
3 vis 292 88
4 vis 347 54
22
Figure 9: Boites de dispersion de Finit selon le mode d'implantation par rapport au ligament initial intact
La réalisation d’un modèle ANOVA a un facteur selon les modes d’implantation permet néanmoins
d’obtenir une différence significative entre les modes d’implantation à 2 et 3 vis et le ligament natif
(p-value = 0.0263 et p-value = 0.0195 respectivement).
Ces modèles semblent donc présenter une rupture initiale précoce et différente significativement
dès l’implantation d’un ligament natif.
Analyse des modules de Young (E) :
Pour les modules de Young on remarque qu’il y a peu de différence entre les modes d’implantation,
mais que les valeurs semblent éloignées de celles du ligament normal :
Tableau 3: Description des données du module de Young (E)
Mode d’implantation E moyen (N) Ecart type (N)
Non implanté 200 37
2 vis 102 38
3 vis 116 22
4 vis 132 41
23
Il semblerait que le ligament natif soit plus rigide que la prothèse.
Un modèle ANOVA à un facteur permet en effet de conclure à une différence significative entre
chacun des modes de fixation et le ligament natif (2 vis : p-value < 0.001 ; 3 vis : p-value < 0.001 ; 4
vis : p-value = 0,008) et une absence de différence significative selon le nombre de vis.
Un effect-plot permet de mettre en valeur ces résultats (en rose, les écarts types) :
Figure 10: Effect plot de la variation du module de Young (E) selon le mode d'implantation par rapport au ligament initial intact
Analyse statistique de la validation du modèle 4 vis : Le but de cette étude est de démontrer l’absence de différence significative entre une implantation à
4 vis et un ligament natif au niveau de la rupture initiale et de la rupture totale.
Pour l’analyse de Fmax, les données dans leur globalité ainsi que séparées en groupes montrent toutes
une répartition normale selon le test de Shapiro-Wilk.
Un t-test apparié de Student sur les moyenne de Fmax selon le groupe (implanté ou non) ne révèle pas
de différence significative (t = -0,96 et p-value = 0,3686)
24
L’appariement des données nous permet de gagner en puissance et aux vues des différences faibles
(de l’ordre de 10%) des variations par rapport au valeurs moyennes, on peut conclure que
l’implantation à 4 vis permet une résistance initiale similaire à celle obtenue avec un ligament sain.
Malheureusement, les données de Finit ne sont suivent pas une distribution normale et leur variance
s’avère très importante dans les deux groupes. Plus de cas seront donc nécessaire si l’on souhaite
réaliser une analyse statistique fiable de ces données.
Concernant le module de Young :
Les données sont normales pour les deux groupes selon un test de Shapiro-Wilk
Ils sont significativement différents selon les groupes et la différence moyenne est d’environ
100 MPa (p-value = 0.0007).
Tableau 4: Moyennes et écarts types des modules de Young (E) en MPa
Implantation E moyen (MPa) Ecart type
Non implanté 181 36
4 vis 81 46
III. Discussion et conclusion Ces deux études permettent d’obtenir des données sur les forces et modalités de rupture en
hyperextension d’un ligament croisé natif. Ces données sont reproductibles entre toutes les pattes
testées pour des chiens dont le poids est compris entre 25 et 35 kg.
Les limites principales de ces études sont qu’il s’agit d’une étude in vitro, que seule la rupture en
hyperextension est analysée et qu’il s’agit de la résistance lors de l’implantation initiale (la fatigue
n’est pas testée ni prise en compte dans les tests).
La rupture en hyperextension n’est pas la plus fréquente chez le chien et l’étude d’une forme de
rupture plus conventionnelle sera probablement nécessaire dans la suite des études in vitro. La
méthode en hyperextension permet cependant d’obtenir des résultats comparables entre les
ligaments et modes de fixation, et le montage/démontage des segments osseux est plus rapide.
Dans la première étude, un risque pris par la réutilisation des mêmes pattes était d’abimer
progressivement le matériel osseux et ainsi d’obtenir des résistances minorées sur les tests pratiqués
à postériori, or ces résultats présentent des valeurs suffisantes pour l’analyse statistique et nous
avons donc considéré que ce biais était acceptable. Il permettait en outre de limiter les biais
morphométriques.
Les différents modes de fixation de la première étude nous livrent aussi des résultats intéressants. Il
semblerait en effet que le mode de fixation avec 2 vis présente un risque de glissement de l’implant y
compris lors d’un mouvement de marche classique et ce, dès l’implantation. Ce mode de fixation
semble donc à éviter.
Le mode de fixation à trois vis permet des résultats acceptables lors de la rupture (Fmax > 250 N dans
tous les essais), toutefois la différence avec la résistance d’un ligament natif reste significative aussi
25
bien en rupture totale qu’en glissement initial. L’usure ne peut en théorie que détériorer la
résistance du ligament et de la fixation, c’est pourquoi nous avons préféré nous concentrer sur un
autre mode de fixation. Des essais de fatigue et des essais in vivo pourraient néanmoins s’avérer
intéressants avant d’écarter complètement ce mode de fixation.
Le mode de fixation à 4 vis est le plus prometteur, c’est pourquoi nous l’avons étudié seul lors de la
2e étude. Limitant ainsi le biais créé par les multiples opérations de chaque patte lors de la première
étude. Les résultats obtenus sur la Fmax révèlent une absence de différence significative avec les
ligaments natifs lors de tests appariés. Des tests de fatigue et des expériences in vivo seront
nécessaires à présent pour confirmer l’utilisation de ces montages dans le temps.
La différence importante dans les modules de Young est inhérente à l’utilisation d’une prothèse. Elle
semble ici assez importante mais reste dans le même ordre de grandeur, ce qui n’est pas le cas des
prothèses extra-capsulaires utilisées à ce jour. (Banwell et al., 2005)
Conclusion : Nous retenons que la prothèse ligament croisé fixée à 4 vis comme offre des propriétés
mécaniques très proches de celles du ligament natif. Cette étude a aussi permis à travers les
différents essais non retenus de définir quel était la technique d’implantation qui nous semblait
optimale. Elle est décrite dans la sous-partie « validation du mode de fixation » dans la partie I.3.
Nous conseillons donc la réalisation de cette technique lors des futurs essais réalisés afin de limiter
les disparités dans les valeurs dues à la méthode d’implantation.
Un point important de ce mode de fixation est la position de la prothèse entre les deux vis d’un
même segment osseux. Celui-ci doit être parfait dès l’implantation car sinon un mouvement de la
prothèse contre la vis transverse pourra être observé.
En perspective le passage à des tests de fatigue de la méthode à 4 vis permettra de la valider
complètement in vitro avant de passer à des tests in vivo afin de confirmer l’intérêt de cette nouvelle
prothèse prometteuse. Offrant ainsi potentiellement une nouvelle alternative aux techniques de
réparation du ligament croisé crânial chez le chien.
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